“叶脉”电池来了，充电宝共享火热，科学家也没闲着

共享充电宝行业风云际会，各方资本押注的同时，科学家们也没闲着。

近日，国际科学家团队在电池结构设计上有了新突破，通过仿生方法——参考植物中最常见的疏导和支持结构——叶脉，设计出了基于类似结构的可延长电池寿命的方法。

叶脉作为贯穿在叶肉内的维管束及其外围机械组织的组成结构，它会为叶提供水、无机物，也会输出光合产物，较为有效地实现了植物机体内部的供给流通，而电池内部电荷的流通对于产生电流，地位和植物养分的供给相当，可以借鉴。

同时，由于叶脉也支撑着叶片，其在叶片中的结构可以保证叶的生理功能顺利进行，这样的叶状结构也可以借鉴于电池结构设计中。

因此科学家团队在设计这种结构材料时，根据默里定律（Murray's Law）原理，制作了一种多孔的高仿植物叶脉材料，再通过基于蒸发的方法将氧化锌纳米颗粒排列成具有各种尺寸孔隙的网络，以最大限度地提高电极的转移量，值得一提的是，这种结构还可以使必要的能量输出最小化。叶状结构可以改善从可充电电池到高性能气体传感器的性能，在锂电池中使用该结构设计，优化充放电过程，减轻电池电极内的应力，从而延长其使用寿命。

以当前的电池技术来说，使用寿命普遍不高。以一部新的智能手机为例，一般经过200次充电，智能手机可能要在当天晚上就进行充电。比如iPhone手机使用的锂离子电池，经过大约300至400次充电，这种电池就会损坏。此后再充电，大约只能充到80%的电量。

此前，可以延长电池寿命的技术有用纳米线和凝胶材料的，纳米线很细极适合于储存电荷，但周期稳定性较差；而在其外包一层壳，并用树脂玻璃之类的凝胶薄层进行包裹，而使用这些纳米线传递能量能达数十万次之多。研究人员说，所用凝胶有助于防止纳米线在接收电荷的过程中发生腐蚀。

而前不久，日本国家材料科学研究院（NIMS）宣布已开发出一种能量密度空前的新型锂电池。NIMS将这种新型锂电池称为“锂空气电池”，其单位体积下的能量密度几乎逼近极限。同时成本也能够得到很好的控制。NIMS介绍称，“锂空气电池”使用碳纳米管作为空气电极材料，通过电极结构的优化，可以实现30mAh每平方厘米的能量密度，这一数值是普通锂电池的15倍之多（2mAh/cm2）。

当然以上技术均面临着一个问题：如何落地应用层。以叶脉结构的优化方案为例，该技术还需要一个能大量生产纳米颗粒网络的方法支撑。同时可以预见的是，电池寿命势必会延长，长期来讲，对于充电宝的需求必然会越来越低。